JPS61190756A - デイジタル信号再生装置のデ−タ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＰＣＭ磁気記録再生装置等のディジタル信
号再生装置に関し、特に、該再生装置において、量子化
された再生データよりデータ検出タイミングを決定して
テープ走行変動に追従したデータ検出を行なうためのデ
ータ検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来のディジタル信号再生装置の一例を示すも
のであり、図において、■は磁気テープなどに記録され
ている信号を電気信号に変換するための再生ヘッド、２
は該ヘッド１からの微弱な電気信号を増巾する再生アン
プ、３は再生特性において不足している高域成分の信号
を補償する波形等化回路、４は再生されたアナログ信号
を２値のディジタル信号に変換するデータ検出回路、５
はテープ走行変動（シフタ）に追従したクロックを発生
するＰＬＬ回路であり、該ＰＬＬ、回路５において、６
は再生データとＰＬＬクロックとの位相差を求める位相
比較回路、７は波形干渉等による高域の位相変動ノイズ
を除去するローパスフィルタ、８はローパスフィルタフ
の出力によりテープ走行変動に伴った再生クロックを発
生するｖＣＯである。また９は再生クロックに同期して
再生データを出力するためのフリップフロップ回路であ
る。

次に動作について説明する。磁気テープ媒体に記録され
ていた信号は再生へラドｌにより電気信号に変換される
。この再生された電気信号は通常数１００μＶ〜数ｍＶ
の微弱なものであり、再生アンプ２により１ｖ程度の電
気信号にまで増巾されのため高域成分の信号において波
形歪が生じ、データの正確なゼロクロス伝送が行なわれ
ない、この不足した高域成分の信号を補償するのが波形
等化回路３であり、位相がリニアな状態で高域の周波数
特性を補償する０通常この回路にはトランスバーサルフ
ィルタが用いられ、その回路構成としては、例えば差動
増巾器とコンデンサ及びインダクタを用いたアクティブ
フィルタを縦続接続したものがある。また遅延線やＢ　
Ｂ　Ｄ　（Ｂｕｃｋｅｔ　ＢｒｉｇａｄｅＤｅｖｉｃｅ
）などにより構成されることもある。

波形等化回路３により正確なディジタル信号のゼロクロ
ス情報が伝送され、これがゼロクロスコンパレータを主
回路としたデータ検出回路４により２値のディジタル信
号に変換される。このディジタル信号はテープ走行変動
（ジッタ）に伴って時間軸方向に変動しており、そのた
めデータの伝送を水晶発振等による基準クロックにより
行なうことは不可能である。

ＰＬＬ回路５は再生データよりジッタに追従した再生ク
ロックを発生する回路であり、再生データはこの再生ク
ロックにより次段に伝送されなければならない。９はそ
のためのフリツプフロツプ回路であり、検出データは再
生クロックにより同期が取られた後、次段に伝送される
。ＰＬＬ回路５は再生データと再生クロックとの位相差
を求める位相比較回路６と、該位相比較回路６より出力
される信号から波形干渉等による高域の位相変動ノイズ
を除去しシフタ成分のみを抽出するローパスフィルタ７
と、該ローパスフィルタ７より入力される電気信号より
ジッタに追従したクロックを発生するＶＣＯ８の３回路
による閉ループにて構成されており、位相比較回路６と
しては排他的論理和回路や、Ｃ，Ｈの充放電により鋸歯
状波を発生し、これをＭＯＳスイッチと差動増巾器とを
用いてサンプルホールドして再生データと再生クロック
との位相差を得る鋸波位相比較器等が用いられる。また
ローパスフィルタ７はＣ，Ｒと差動増巾器にて構成され
るのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のディジタル信号再生装置は以上のように構成され
ており、ＰＬＬ回路を含め装置の大部分の回路にアナロ
グ回路が通用されており、ＩＣ化を図る上で不利である
。これはＩＣ化を実現する場合、大容量のコンデンサや
インダクタンスがＩＣに内蔵できず、周辺回路部品が多
くなるなどの問題を生ずるためである。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、再生アンプ以後の回路をディジタルＩＣに
まとめることが可能となり、周辺部品の削減が実現でき
るディジタル信号再生装置のデータ検出装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るディジタル信号再生装置のデータ検出装
置は、ディジタル信号処理により入力サンプリングデー
タよりジッタに追従したデータ検出位相を検出する位相
検出手段と、再生データを伝送するための伝送りロック
及び前記サンプリングのためのサンプリングクロックを
発生するクロック発生器と、ディジタル信号処理により
、データ検出位相が所定範囲内より外れたとき該検出位
相が所定範囲内に収まる値となるよう前記位相検出手段
を制御するとともにデータ伝送りロック及びデータ検出
周期を増減するよう前記クロック発生器を制御する位相
クロック制御手段と、入力サンプリングデータと前記位
相検出手段からのデータ検出位相が入力されディジタル
演算により前記データ伝送りロックに同期してデータ検
出を行なうデータ検出回路とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、再生データの検出に必要な位相情
報及び再生データが全てディジタル信号処理により得ら
れるから、ＩＣ化が容易に達成でき、かつ周辺部品の削
減が可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は本発明の一実施例によるディジタル信号再生装置の
データ検出装置を示し、図において、ｌＯは量子化され
た再生データを１データ分Ｍ積する第１のレジスタ回路
、１１は連続する２サンプル再生データよりディジタル
演算により、その時点における再生データを検出すべき
データ検出ポイントに対してサンプリングが行なわれる
サンプリングポイントがどの程度ずれているかを検出す
るサンプリングポイント位相検出回路、１２は連続する
２サンプル再生データよりディジタル演算により再生デ
ータのゼロクロスポイントの有無を検出するゼロクロス
検出回路、２２は該ゼロクロス検出回路１２により制御
されるスイッチ、１３はスイッチ２２を介して入力され
るサンプリングポイント位相を位相変動方向に補償する
補償回路、１４はゼロクロス検出時以外のタイミング時
に号ンプリングポイント位相値を巡回させるための第２
のレジスタ回路であり、これはシフトレジスタにより構
成されている。また１５は波形干渉などによる高域成分
のサンプリングポイント位相変動ノイズを除去するため
のディジタルフィルタ回路、１６．１７，１８．１５ａ
〜１５ｄは上記ディジタルフィルタ回路１５の構成要素
であり、１６はそのゲインを決定する乗算器、１７は該
フィルタ回路１５内部でデータを巡回させるための第３
のレジスタ回路、１８はその帯域を決定する乗算器、１
５３〜１５ｄはディジタル加算器である。そして上記１
０〜１５．２２によりディジタル信号処理により入力サ
ンプリングデータよりジツタに追従したデータ検出位相
を検出する位相検出手段３０が構成されている。

また１９はディジタル回路により構成されデータ検出位
相を、データ検出周期Ｔを検出巾としてこれをｎ等分し
た内にあるものとするためのデータ検出位相コントロー
ル回路　−′ 呼１→、２０はデータ検出位相コントロール回路１９の
出力によりデータ伝送りロック、レジスタ回路１４とレ
ジスタ回路１７のラッチタイミングを決定するクロック
、及び図示しないＡ／Ｄコンれたときに前記データ検出
位相を所定範囲内に収まるように前記位相検出手段３０
を制御するとともに再生データを伝送するためのデータ
伝送りロック及びデータ検出周期を増減するようクロッ
ク発生器２０を制御するものである。

また２１はレジスタ回路１０よりの連続する２サンプル
再生データと前記データ検出位相によりディジタル演算
にてデータ伝送りロックに同期してデータ検出を行なう
データ検出回路である。なお２３はディジタル加算器で
ある。

第２図は本実施例回路に入力される、量子化された再生
データを示す。

第３図は本実施例の各ポイントにおける位相情報と処理
クロックの状態を示す。なお第３図において、（ａ）〜
（ｅ）は第１図におけるａ　−ｅの個所の状態を示す。

次に動作について説明する。ヘッドより再生される微弱
な再生出力を再生アンプにて１ｖ程度の電気信号に増巾
した後、Ａ／Ｄ変換により量子化し、さらにＦ　Ｉ　Ｒ
（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ）
フィルタを用いたディジタル信号処理によりその波形等
化を行なう手法が既に特開昭５９−９２４１１号公報に
述べられており、本実施例は上記手法により得られた再
生データを２値のディジタルデータに変換するためのデ
ータ検出装置である。

第１のレジスタ回路１０に入力される再生信号はＡ／Ｄ
変換器にてデータ検出周期Ｔ毎にサンプリングされたも
のであり、ＦＩＲフィルタにてナイキストの第１基準を
満足する条件に波形等化されたｍビットの量子化信号で
ある。さらにこの信号は第２図に示すごとく、再生デー
タのゼロクロスポイントがサンプリングポイント間を直
線近似して与えられるものになっている。今、連続する
２つの再生データにおいて先の再生データを８１、後の
再生データを８２とする。この２つの再生データＳｌ、
３２はデータ検出周期Ｔにてサンプリングして得られた
データであり、そのサンプリングポイントとデータ検出
ポイントとの位相のずれは任意である。このような条件
のもとにおいて、第１のレジスタ回路１０の入力端には
Ｓ２の信号があり、出力端にはＳｌの信号がある。この
信号Ｓｌ、３２より信号Ｓ２のサンプリングポイントが
データ検出ポイントに対してどの程度ずれているかを検
出するためにサンプリングポイント位相検出回路１１が
設けられている。但し、データ検出ポイントとはデータ
検出周期をＴとし、それを３６０等分に標本化した場合
、その中央の位置であり、ここでの再生データが検出さ
れるべきものであって、本説明においてはこれを０°と
する。また第２図において、信号Ｓ２がデータ検出ポイ
ントより左側に位置する場合は一位相であり、データ検
出周期Ｔ内の左端において一１８０°となる。

逆に右側に位置する場合には十位相であり、該周期Ｔ内
の右端において＋１８０°となる。

第２図からも理解できるように、サンプリングポイント
位相が検出できるのは信号Ｓ１と８２とが互いに逆極性
の時のみであり、ゼロクロス検出回路１２により、５Ｉ
ＸＳ２＜０の時のみ第１図に示したスイッチ２２が一方
向にスイッチングされ、新しい位相情報が補償回路１３
に出力される。

この時位相検出回路１１より出力されるサンプリングポ
イント位相φ　（ｔ２）は直線辺イ以により（【）式に
て与えられる。

このようにして得られたサンプリングポイント位相φ（
ｔ２）は第３図＋ａ＋に示されるごとく、−１８０°〈
φ（＋２）　＜　＋１８０　　°となる。

ここで、もし信号３１．Ｓ２より求めたサンプリングポ
イント位相値に、波形干渉による等化誤差や、直線近似
によるゼロクロスポイントの検出誤差の無い場合は、こ
の位相情報にてデータ伝送りロックを発生することが可
能となる。

ここで第３図に示されているように、サンプリングポイ
ント位相が一方向に推移し、−１８０°以上になる状態
は、テープスピードが定常より遅いためであり、−１８
０°以上においては１データ検出分再生データが増加し
たことになる。そのため、この条件のものは１再生デー
タ検出分、再生データを取り除くとともに、サンプリン
グポイント位相を、周期Ｔ内を３６０等分した内にある
ものとするため、これに３６０°を加算すればよい、逆
にサンプリングポイント位相が子方向に推移し、＋１８
０゜以上になる状態はテープスピードが定常より速いた
めであり、＋１８０°以上においては１データ検出分、
再生データが消滅することになる。そのためこの条件の
ものは１再生データ周期内に２回のデータ検出を行なう
とともに、先はどとは逆にサンプリングポイント位相値
に一３６０°を加算すれば良い。このように、上記サン
プリングポイント位相値に誤差がない場合は必要に応じ
て上述のようにその値を補正しかつクロックを増減する
ことにより、直ちにデータ伝送りロックを発生すること
ができる。

しかし現実には波形等化誤差や直線近似誤差により位相
変動ノイズが発生し、第３図Ｔａ）に示したような位相
検出出力となる（以後サンプリングポイント位相は位相
ａとして表現する）。これらのノイズはジッタ成分に比
べて高い周波数成分であり、ディジタルフィルタ回路１
５にてこれを除去することができる。本実施例に用いた
ディジタルフィルタ回路１５はＩ　Ｉ　Ｒ（Ｉｎｆｉｎ
ｉｔｅ　ＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）形フィルタ
であり、これは双一次変換法を用いてその周波数特性を
決定する各係数を求めたものである。

一般にこのフィルタのカットオフ周波数は伝送りロック
との比にて表現されることが多く、およそ伝送りロック
周波数の１％程度に設定される。

また本実施例においては該ディジタルフィルタ回路１５
はゲイン１にて出力する必要があり、ゲインを決定する
乗算器１６にはそのための係数が与えられ、またその周
波数特性は帯域を決定する乗算器１８に与える係数によ
り決定される。

第３のレジスタ回路１７はディジタルフィルタ回路１５
に入力されたデータを該フィルタ回路１５内部で巡回さ
せるためのものである。第３図ｔｅｌに上記ディジタル
フィルタ回路１５より出力される位相情報を示す。但し
、ここではフィルタの帯域が伝送りロックの１％の場合
を示している。なお、本実施例に用いているＩＩＲフィ
ルタはＣＲフィルタと同様にその出力に周波数成分によ
り位相変動が生じる。そのため比較的早いジッタ成分に
対しては入力に対して出力の位相が遅れることとなる。

つまり、第３図の＋８）と（Ｃ１とを比較した場合、位
相データＣが一１８０°の近傍の値をとるときにおいて
、位相データａは既に＋１８０°近傍に分布しているも
のがある。そのため、位相データａをそのままでフィル
タ回路１５に入力した場合、急激な位相変動要因として
のノイズ要因になる。

これを防止するために補償回路１３と第２のレジスタ回
路１４とが設けれらている。また第３図（Ｃ）に示す位
相Ｃが−１８０°近傍で、位相ａが既に＋１８０　　°
近傍に分布しているのは、位相ａが−１８０。

を越えて、より一位相方向に進んだものにほかならない
、よってサンプリングポイント位相検出回路１１より出
力される位相ａはディジタルフィルタ回路１５より出力
される位相Ｃにより補償されるようになっている。つま
り補償回路１３には位相情報ａ、ｃが入力され、（２）
式の条件にて補償された位相情報が出力される。

さらに、スイッチ２２を介して新しい位相ａが入力され
るのは再生データがゼロクロスする時のみであり、再生
データ検出周期Ｔにてディジタルフィルタ処理がなされ
るよう、位相すを巡回させるために第２のレジスタ回路
１４が設けられている。

以上の構成により、ディジタルフィルタ回路１５からは
ジッタによるサンプリングポイントの位相変動のみが抽
出される。

このようにして得られたサンプリングポイント位相は、
データ検出を行なうためのデータ検出位相として用いら
れる。このデータ検出位相は、上述のようにデータ検出
周期を３６０等分したときに、±１８０°の範囲内に入
る必要がある。この処理を行なうのがデータ検出位相コ
ントロール回路１９である。

ここで第３図（Ｃ）において、ｔｌの状態はサンプリン
グポイント位相が一１８０°以上の状態になった時であ
る。この状態は先はども説明した様にテープスピードが
遅く、再生データをオーバサンプリングしているために
生じるものである。よってデータ検出位相コントロール
回路１９はクロック発生８２０に対して、第３図＋ｄ）
に示すごとく、データ検出を中止するクロックを発生す
るように働く、この操作はサンプリングポイント位相に
対して位相を３６０°進めたことに対応しており、デー
タ検出位相コントロール回路１９は位相Ｃのサンプリン
グポイント位相に対して３６０°を加算させる操作を行
なうとともに、第２．第３のレジスタ回路１４．１７に
て蓄積されているデータに対しても３６０°を加算させ
、位相を進めたことに°対する補償を行なう。

一方、ｔ２の状態はサンプリングポイント位相が＋１８
０°以上の状態になった時である。この状態は先はど説
明した様にテープスピードが速く、再生データレートに
対してサンプリングレートが低いために生じるものであ
る。よってデータ検出位相コントロール回路１９はクロ
ック発生器２０に対して、第３図（ｄｌに示したごとく
、データ検出を１サンプリング分補足すべく、Ｔ／２周
期のクロックを発生させるように働く、この操作はサン
プリングポイント位相に対しては位相を３６０°遅らせ
たことに対応しており、データ検出位相コントロール回
路１９は位相Ｃのサンプリングポイント位相に対して一
３６０°を加算させるとともに第２、第３のレジスタ回
路１４．１７に蓄積されているデータに対しても一３６
０°を加算させ、位相を遅らせたことに対する補償を行
なわせる。その結果データ検出回路２１に与えられるデ
ータ検出位相は第３図Ｔｅｌのタイミングにて（３）式
にて与えられる。

以上の説明により、データ検出位相は±１８０゜の範囲
内にあり、波形干渉や直線近似による高域の位相変動ノ
イズが除去され、シフタのみに追従した情報が得られて
いることが理解できる。

次にデータ検出回路２１の動作について説明する。デー
タ検出回路２１には信号３１．Ｓ２及びディジタルフィ
ルタ回路１５からのデータ検出位相の情報が入力され、
第３図（ｄｌに示したクロック発生器２０より出力され
るデータ伝送りロックに同期して、ディジタル演算によ
り２値のディジタルデータが検出される。この演算は信
号Ｓｌ、Ｓ２及びデータ検出位相よりデータ検出ポイン
ト（位相０゛のポイント）における再生出力レベルを求
めるものであり、該出力レベルは次式にて与えられる。

検出データ ーＳｌ−（（３６０°−データ検出位相）Ｘ　（Ｓ２−
３１）　）　／　３６０゜（但しＳｌ＜３２） −５２−（３６０°−データ検出位相）　／　３６０゜
（但し５ｌ−５２） −５２＋　（（３６０°−データ検出位相）ｘ　（−（
ｓ２−５ｌ）　）　／　３６０゜（但し５１　＜　Ｓ２
） 上式による演算結果が正の場合を“１”とし、負の場合
を“０″とすることにより２値のディジタルデータが検
出できる。

このように本実施例によれば、量子化されて入力される
再生データをディジタル信号処理のみにより処理しデー
タ検出ができるように構成したので、波形等化回路を含
めたデータ検出までの電磁変換系をディジタルＩＣによ
ってコンパクトなものにまとめることが可能となる。そ
れに伴いディジタル信号再生装置全体がコンパクトなも
のとなり、部品点数が削減でき、安価な装置を提供でき
る効果がある。

なお、上記実施例では（２）式にて位相すの状態を示し
たが、下記の（４）式にてこれを近似することもでき、
上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るディジタル信号再生装置
のデータ検出装置によれば、量子化された再生データを
ディジタル信号処理のみによりデータ検出ができるよう
に構成したので、波形等化回路を含めたデータ検出まで
の電磁変換系をディジタルＩＣによってコンパクトなも
のにまとめることが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例によるディジタル信号処理
装置のデータ検出装置のブロック図、第２図は第１図の
装置の入力信号の状態を示す概念図、第３図は第１図の
各部の信号を示す図、第４図は従来のディジタル信号再
生装置のブロック図である。 図において、１０は第１のレジスタ回路、１１はサンプ
リングポイント位相検出回路、１２はゼロクロス検出回
路、１３は補償回路、１４は第２のレジスタ回路、１５
はディジタルフィルタ回路、１７は第３のレジスタ回路
、１９はデータ検出位相コントロール回路　　　　　　
　　′　　　、２０はクロック発生器、２１はデータ検
出回路、３０は位相検出手段、３１は位相クロック制御
手段である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘッドより再生される信号を周期Ｔのデータ検出
   周期にてサンプリングし、ｍビットに量子化して得たデ
   ィジタルデータよりアナログ信号を再生するディジタル
   信号再生装置に通用されるデータ検出装置であって、デ
   ィジタル信号処理により入力サンプリングデータよりジ
   ッタに追従したデータ検出位相を検出する位相検出手段
   と、再生データを伝送するためのデータ伝送りロック及
   び前記サンプリングのためのサンプリングクロックを発
   生するクロック発生器と、ディジタル回路により構成さ
   れ前記データ検出位相が所定範囲より外れたときに該検
   出位相を該所定範囲に収めるよう前記位相検出手段を制
   御するとともに前記データ伝送りロックのクロック周期
   及び前記データ検出周期を増減するよう前記クロック発
   生器を制御する位相クロック制御手段と、前記入力サン
   プリングデータと前記データ検出位相とが入力されディ
   ジタル演算により前記データ伝送りロックに同期して２
   値の再生データを検出するデータ検出回路とを備えたこ
   とを特徴とするディジタル信号再生装置のデータ検出装
   置。
2. （２）前記位相検出手段は、サンプリングデータを１デ
   ータ分蓄積する第１のレジスタ回路と、該第１のレジス
   タ回路に接続され前記サンプリングが行なわれるサンプ
   リングポイントと、その時点における再生データを検出
   すべきデータ検出ポイントとの位相差を前記データ検出
   周期Ｔを検出巾としてこれをｎ等分した内にある位相差
   としてディジタル演算により求めるサンプリングポイン
   ト位相検出回路と、前記第１のレジスタ回路に接続され
   前記サンプリングデータのゼロクロスの有無をディジタ
   ル演算により検出するゼロクロス検出回路と、前記ゼロ
   クロス検出時のみ前記サンプリングポイント位相検出回
   路からの新規な位相情報を入力してデータ検出位相との
   比較によりサンプリングポイント位相を位相変動方向に
   補償する補償回路と、前記ゼロクロス検出時以外に前記
   補償されたデータを巡回させるための第２のレジスタ回
   路と、前記補償回路に接続され高域成分のサンプリング
   ポイント位相変動ノイズを除去して前記データ検出位相
   を出力するディジタルフィルタ回路とを備えたものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジ
   タル信号再生装置のデータ検出装置。
3. （３）前記位相クロック制御手段は、前記データ検出位
   相が＋（ｎ／２）以上または−（ｎ／２）以下となる場
   合は該データ検出位相に−ｎまたは＋ｎを加算させると
   ともに前記第２のレジスタ回路の出力及び前記ディジタ
   ルフィルタ回路内でデータを巡回させるための第３のレ
   ジスタ回路の出力に−ｎまたは＋ｎを加算させ、前記デ
   ータ伝送りロックのクロック周期及び前記データ検出周
   期を前記データ検出位相が＋（ｎ／２）以上の場合はＴ
   ／２となり、−（ｎ／２）以下の場合は２Ｔとなるよう
   に該クロック周期及びデータ検出周期をコントロールす
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載のディジタル信号再生装置のデータ検出装置。